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非侵襲熱物性計測による皮膚がんの定量的早期診断および腫瘍深達度の推定

研究課題

研究課題/領域番号 17K14599
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 熱工学
研究機関弘前大学

研究代表者

岡部 孝裕  弘前大学, 理工学研究科, 助教 (70772713)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード生体伝熱 / 熱物性計測 / 皮膚がん / 腫瘍深達度 / 逆問題解析 / 有効熱伝導率 / メラノーマ / 臨床実験 / 熱工学 / 計測工学 / 悪性黒色腫 / 医療診断
研究成果の概要

本研究では,非侵襲熱物性計測による皮膚科医の熟練を要さない皮膚がんの定量的早期診断及び腫瘍深達度推定手法の確立を目的とした.まず,多層皮膚構造を有する解析モデルを作成し,腫瘍深達度推定を可能とする逆問題解析手法を構築した.また,表皮厚さや腫瘍の熱物性・血流,腫瘍深達度,熱浸透深さ等に着目し,様々な条件下における皮膚伝熱特性及び熱物性計測への影響に関して実験的かつ数値解析的検証を実施した.さらに,進行度の異なる皮膚がん患者に対して臨床実験を実施した.病変部が健常部と異なる熱物性を示し,進行度によって傾向が変化することが明らかとなった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で実施した進行度の異なる皮膚がん患者に対する熱伝導率計測は,過去に例がなく極めて貴重なデータである.特に,表皮内がんと浸潤がんは異なる伝熱特性を示すことが実験的に明らかとなり,医学や医工学分野に大きな貢献ができた.また,諸種条件下における皮膚伝熱特性が明らかとなったことにより,提案する手法の診断精度向上が可能となった.
実際の臨床現場では,目視にて予想した進行度によって,侵襲的な病理検査の是非を決定している.本研究で提案する熱物性計測による皮膚がんの定量的病期診断が実用化されれば,不要な外科的切除の回避に繋がり,進行段階に合わせた適切な治療方法の選択が可能となると考える.

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] First-in-human clinical study of novel technique to diagnose malignant melanoma via thermal conductivity measurements2019

    • 著者名/発表者名
      Okabe T, Fujimura T, Okajima J, Kambayashi Y, Aiba S, Maruyama S.
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1038/s41598-019-40444-6

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-invasive Measurement of Effective Thermal Conductivity of Human Skin with a Guard-heated Thermistor Probe2018

    • 著者名/発表者名
      Okabe T, Fujimura T, Okajima J, Aiba S, Maruyama S.
    • 雑誌名

      Int. J Heat Mass Trans

      巻: 126 ページ: 625-635

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.06.039

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 非侵襲熱物性計測による皮膚がんの定量的診断2018

    • 著者名/発表者名
      岡部孝裕
    • 雑誌名

      JSME TED Newsletter

      巻: 85 ページ: 2-7

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Investigation of bioheat transfer characteristics of skin tumor during non-invasive measurement of thermal conductivity2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Okabe, Taku Fujimura, Junnosuke Okajima, Shigenao Maruyama
    • 学会等名
      Eignteenth International Symposium on Advanced Fluid Information
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非侵襲熱物性計測による皮膚腫瘍の早期診断手法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤遥太,藤村卓,岡部孝裕,谷田佳世,神林由美,圓山重直,相場節也
    • 学会等名
      第117回日本皮膚科学会総会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 非侵襲熱物性計測による悪性黒色腫の早期診断手法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      藤村卓,岡部孝裕,神林由美,佐藤遥太,谷田佳世,圓山重直,相場節也
    • 学会等名
      第34回日本臨床皮膚科医会総会・臨床学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fundamental study of melting behavior of ice slurry aimed at rapid cooling for biological tissue2018

    • 著者名/発表者名
      Haruki Nishikawa, Takahiro Okabe,Taimei Miyagawa, Minori Shirota, Takao Inamura, Koji Fumoto
    • 学会等名
      Fifteenth International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fundamental Study of Heat Transfer Behavior of Ice Slurry on Biological Phantom with Equivalent Perfusion2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Okabe, Shinya Takada, Minori Shirota, Takao Inamura, Koji Fumoto
    • 学会等名
      The 9th Asian Conference on Refrigeration and Air Conditioning
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱物性計測による皮膚がん診断の有用性検証に関する臨床実験及び数値解析2018

    • 著者名/発表者名
      岡部孝裕, 藤村卓, 岡島淳之介, 相場節也, 円山重直
    • 学会等名
      第52回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Non-invasive Detection of Skin Tumor by Thermal Conductivity Measurement: Experiments on a Skin Mimicking Phantom2017

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Kudo, Takahiro Okabe, Koji Fumoto, Junnosuke Okajima, Taku Fujimura, Minori Shirota, Takao Inamura, Setsuya Aiba, Shigenao Maruyama
    • 学会等名
      14th International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 機械科学科 岡部孝裕助教らの共同研究成果がデーリー東北・東奥日報・陸奥新報で採り上げられました。

    • URL

      http://www.st.hirosaki-u.ac.jp/news/awarded/houdou/190309.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 機械科学科 岡部 孝裕 助教らの共同研究成果「悪性黒色腫の進行度を熱伝導率で判定」

    • URL

      http://www.st.hirosaki-u.ac.jp/news/awarded/houdou/190308.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2020-03-30  

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